Posible ba ang buhay batay sa madilim na bagay?

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Ang karamihan ng masa sa ating Uniberso ay hindi nakikita. At sa loob ng ilang panahon ngayon, sinusubukan ng mga physicist na maunawaan kung ano ang mailap na masa na ito. Kung ito ay gawa sa mga particle, ang pag-asa ay ang Large Hadron Collider ay makakagawa ng dark matter particle, o ang space telescope ay makakakita ng isang mahusay na gamma ray signature ng dark matter collisions. Sa ngayon, wala pa. At ang problemang ito ay nagbubulay-bulay sa mga teoretikal na pisiko ng mga bagong ideya.

Noong 2017, ang kilalang theoretical physicist na si Lisa Randall ay tumingin sa isa sa mga hindi kapani-paniwalang posibilidad ng dark matter. Hypothetical, siyempre. Sa halip na ituring ang dark matter bilang isang partikular na uri ng particle, ipinalagay niya na ang dark matter ay maaaring binubuo ng isang buong pamilya ng mga particle na bumubuo sa dark star, dark galaxies, dark planets, at posibleng madilim na buhay. Ang kimika ng madilim na uniberso ay maaaring kasingyaman at iba-iba gaya ng sarili nating "regular na kimika." Ngunit hindi lahat ay napakasimple.

Ang problema sa dark matter

Ang ating Uniberso ay isang kamangha-manghang, kahit na hindi maintindihan na lugar.

Sa nakalipas na ilang dekada, napagtanto natin na 84.5% ng bagay sa Uniberso ay hindi nakikita. Dahil sa medyo awkward nitong palayaw na "dark matter", ang sangkap na ito ay nasa isang estado kung saan hindi ito nakikipag-ugnayan sa "normal" na bagay. Tulad ng madilim na enerhiya, ang mga bagay na ito ay "madilim" dahil hindi natin naiintindihan ang mga ito.

Kung mayroong isang piraso ng madilim na bagay sa aking mesa ngayon, hindi ko malalaman ang tungkol dito. Ang isang piraso ng madilim na bagay sa pangkalahatan, tulad nito, ay hindi maaaring magsinungaling sa aking mesa. Ito ay babagsak sa mesa, at ang sahig, at ang crust ng lupa, ay dadaloy sa gravity well sa core ng ating planeta. O mawawala ito sa kalawakan sa hindi maintindihang paraan. Ang madilim na bagay ay nakikipag-ugnayan nang mahina sa anumang bagay na ang piraso na ito ay mahuhulog lamang sa ordinaryong bagay, na parang wala ito.

Sa isang maliit na sukat, ang gravitational manifestation ng dark matter ay bale-wala, ngunit sa cosmological distances ay tiyak na nararamdaman ang pagkakaroon ng dark matter - maaari itong maobserbahan nang hindi direkta sa pamamagitan ng gravitational effect nito sa galaxy clusters at ang epekto nito sa pag-ikot ng mga galaxy. Alam natin na ito ay umiiral, hindi natin ito nakikita.

At hindi namin alam kung ano ito, maaari lamang naming hulaan

Ordinary matter - aka baryonic matter - nakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng electromagnetic, gravitational, malakas at mahinang pwersa. Ang mga puwersang ito ay naglilipat ng enerhiya at nagbibigay ng istraktura sa lahat ng bagay. Ang madilim na bagay, sa kabilang banda, ay karaniwang tinitingnan bilang isang amorphous na ulap ng "matter" na hindi maaaring makipag-ugnayan sa pamamagitan ng electromagnetic forces, mahina o malakas. Samakatuwid, ipinapalagay na ang madilim na bagay ay "non-baryonic". Ang non-baryonic matter ay maaari lamang magbunyag ng presensya nito sa pamamagitan ng gravitational.

Ang nangungunang kandidato sa paghahanap ng dark matter ay ang WIMP, isang mahinang nakikipag-ugnayan na napakalaking particle. Tulad ng iminumungkahi ng pangalan ng WIMP, ang hypothetical na particle na ito ay hindi nakikipag-ugnayan sa normal na bagay - kaya hindi ito baryonic.

Ang mga naitatag na modelong kosmolohikal ay hinuhulaan na ang madilim na bagay - maging ito sa anyo ng mga WIMP o "axions", halimbawa - ay nagbibigay sa ating Uniberso ng istraktura at kadalasang simpleng tinatawag na "glue" na humahawak sa ating Uniberso sa kabuuan.

Sa pagmamasid sa pag-ikot ng mga kalawakan, napansin ng astronomer na si Vera Rubin na ang karamihan sa mga bagay sa mga kalawakan ay hindi nakikita. Maliit na porsyento lamang ang nakikita - mga bituin, gas at alikabok; ang iba ay nagtatago sa isang malaking ngunit hindi nakikitang halo ng madilim na bagay. Para bang ang nakikita nating kalawakan ng ordinaryong bagay ay isang talukbong lamang sa isang malaking gulong ng madilim na bagay na umaabot nang higit pa sa nakikita natin.

Sa isang kamakailang nai-publish na papel (2013), ipinakita ni Randall at ng kanyang mga kasamahan ang isang mas kumplikadong anyo ng madilim na bagay. Ayon sa kanila, ang dark matter halo ng ating kalawakan ay hindi binubuo lamang ng isang uri ng amorphous mass ng non-baryonic matter.

"Mukhang kakaibang ipagpalagay na ang lahat ng madilim na bagay ay binubuo lamang ng isang uri ng butil," ang isinulat ni Randall. "Ang isang walang kinikilingan na siyentipiko ay hindi dapat pahintulutan ang madilim na bagay na maging magkakaibang gaya ng ating normal na bagay."

Isang mayamang "anino uniberso"?

Kung paanong ang ating nakikitang uniberso ay pinamamahalaan ng Standard Model of physics - isang mahusay na napatunayang pamilya ng mga particle (kabilang ang kasumpa-sumpa na Higgs boson) at pwersa, maaari bang gumana sa isang madilim na galactic halo ang isang mayaman at iba't ibang modelo ng mga particle at pwersa ng dark matter?

Ang pananaliksik na ito ay sumusunod sa lohika ng pag-aakala ng isang mayamang iba't ibang hindi kilalang pisika sa madilim na sektor ng uniberso - tawagin natin itong "anino uniberso" - na umiiral parallel sa ating sarili at mayroong lahat ng mga kumplikadong iniaalok ng ating nakikitang uniberso.

Nauna nang iminungkahi ng mga astrophysicist na ang "dark star" - mga bituin na gawa sa dark matter - ay maaaring umiral sa ating sinaunang uniberso hanggang ngayon. Kung gayon, ang sabi ni Randall, marahil ay maaaring mabuo ang "madilim na mga planeta". At kung mayroong isang pamilya ng mga particle ng dark matter na kinokontrol ng mga pwersang naka-deploy sa madilim na sektor, maaari ba itong humantong sa paglitaw ng kumplikadong kimika? At sa buhay?

Gayunpaman, kung mayroong "madilim" o "anino" na buhay na kahanay sa ating uniberso, maaari mong kalimutan na maaari nating makita ito.

Ang buhay ng anino ay mananatili sa mga anino

Tila nakatutukso na gamitin ang hypothesis na ito upang ipaliwanag ang lahat ng pang-araw-araw na misteryo o maging ang mga paranormal na pag-aangkin na hindi maaaring i-dispute o suportahan ng agham. Paano kung ang mga "multo" o hindi maipaliwanag na "ilaw sa langit" ay mga kalokohan ng maitim na nilalang na naninirahan sa likuran ng lahat?

Bagama't ang lohika na ito ay magiging mainam para sa isang palabas sa TV o pelikula, ang mga madilim na nilalang na ito ay mabubuhay sa isang makulimlim na uniberso na ganap na hindi tugma sa ordinaryong bagay. Ang kanilang mga particle at pwersa ay walang epekto sa ating uniberso. Maaari mong basahin ang mga linyang ito na nakaupo sa isang tuod ng puno sa isang madilim na kagubatan, at hindi mo malalaman ang tungkol dito.

Ngunit dahil nabubuhay tayo kasama ng anino na uniberso sa parehong espasyo-oras - nang walang hindi kinakailangang mga sukat o multiverse - isang signal lamang ang maaaring maipadala.

Ang mga gravitational wave ay natuklasan lamang noong 2016, at ang unang pag-detect ng mga ripples na ito sa spacetime ay sanhi ng banggaan ng mga black hole. Mukhang posible na ang mga gravitational wave ay maaaring matukoy sa madilim na sektor, ngunit tanging ang pinakamakapangyarihang mga kaganapan sa kosmiko sa madilim na sektor ang maaaring makita sa aming dulo ng wire.

Sa kabuuan, halos tiyak na hindi natin mapapatunayan ang pagkakaroon ng mga cute na dark matter na nilalang, ngunit itinuturo ni Randall ang isang mahalagang punto. Kung isasaalang-alang natin ang pinagmulan ng madilim na bagay, kailangan nating tumingin sa kabila ng ating mga pagtatangi; ang madilim na sektor ay maaaring maging isang kumplikadong pamilya ng mga particle at pwersa ng dark matter na lampas sa maiisip natin.